活性污泥快速吸附污水碳源的动力学研究

为了解不同活性污泥对污水中碳源的吸附机制,探讨利用活性污泥吸附、 回收污水碳源的可行性,研究了3种活性污泥（富碳、 硝化和反硝化污泥）对城市污水中有机物吸附特征,并采用以Richie速率方程为基础的3种吸附动力学方程对此吸附过程进行了动力学数据分析.在吸附过程的前30 min左右,活性污泥以物理吸附为主,可用Lagergren单层吸附模型表述.富碳污泥的吸附量（COD/SS）最大,约60 mg/g,但吸附速率要较反硝化污泥慢;硝化污泥的吸附速率最小,但吸附容量较反硝化污泥大,约35 mg/g.富碳、 硝化和反硝化污泥的拟合参数θ₀值分别为0.284、 0.777和0.923,说明富碳污泥表面吸附的有机物通过预处理,清洗得最彻底,即富碳污泥对有机物的结合力度最小,有利于被吸附碳源的释放.采用Langmuir模型拟合可知,在此吸附试验条件,有机物浓度是影响污泥吸附量的关键参数,温度影响非常小.本研究分析了不同种类活性污泥对污水碳源的吸附动力学规律,为动力学分析活性污泥的除污机制提供了方法,为利用活性污泥的吸附作用回收污水碳源提供了理论基础.     

酸碱预处理对常压微波辐射剩余活性污泥磷释放的影响

考察了污泥酸、碱预处理在常压微波处理过程中对碳、氮、磷释放的影响.结果表明,NaOH预处理将污泥磷释放率从28.8%提高到59.1%,但同时引起了碳、氮的大量释放.同碱预处理相比,硫酸预处理能够将常压微波辐射作用下污泥磷的释放率提高3倍,达到84.5%,并可达到选择性释放碳、氮、磷的效果（氮和COD释放少,而磷释放显著）,有利于后续的磷回收.优化试验表明,pH为2.1～2.2是常压微波辐射作用下污泥磷释放的最佳硫酸预处理条件.     

污泥水解上清液作为GS系统脱氮除磷碳源研究

利用超声预处理后的剩余污泥水解酸化产生的有机物物质作为污水厂碳源,不仅有利于解决城市污水厂碳源不足的问题,同时通过剩余污泥的资源化实现剩余污泥的减量化。通过研究得到,污水处理厂剩余污泥经超声(20~25 kHz,1.6 W/mL,15 min)厌氧水解1 h后得到的污泥水解上清液,溶解性COD(SCOD)溶出率为26.5%,其中,挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)约占SCOD的40.3%,VFA中乳酸含量最高。烧杯试验结果表明,污泥水解上清液最大反硝化速率为5.85 mg NO_3~--N/(g MLVSS·h),可以作为反硝化碳源,而最大释磷速率仅为4.57 mg P/(g MLVSS·h),不适于作为生物除磷碳源。由此可见,水解上清液中SCOD的组成直接影响其作为脱氮除磷碳源的可行性。成本分析表明,污泥水解上清液作为碳源可以产生良好的环境和经济效益。     

水合氧化铁对废水中磷酸根的吸附-解吸性能研究

以FeCl₃为原料制备水合氧化铁吸附剂,研究其对废水中磷酸根的吸附-解吸性能.结果表明,随着溶液pH的降低,水合氧化铁对磷酸根的吸附能力不断提高,其吸附动力学曲线符合二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir吸附模型.被吸附的磷酸根在50 g/L的NaOH溶液中进行解吸,解吸率>98%.解吸率与单位水合氧化铁的吸附饱和程度没有相关性.利用水合氧化铁对城市某污水处理厂污泥浓缩池上清液进行磷的吸附和解吸实验,结果表明该工艺对磷的回收率>90%.根据实验结果设计了城市污水中磷去除和回收工艺流程,该流程包括：吸附过程、解吸再生过程、富磷解吸液中磷回收等过程.     

冠醚交联壳聚糖在Cr(Ⅲ、Ⅵ)分析中的应用

研究冠醚交联壳聚糖（DCTS）对铬的吸附行为，建立了DCTS富集分离测定环境水样中痕量铬Cr(Ⅲ、Ⅵ）的新方法。在pH=7.5的溶液中，DCTS对铬的吸附率为100％，富集倍数可达50倍以上，用0.20g/L酒石酸2mL溶液可定量解吸总铬，用0.20g/L柠檬酸溶液2mL可定量解吸Cr(Ⅲ）。本法用于配置的南极水样中超痕量Cr(Ⅲ、Ⅵ）的测定，回收率98％－112％，变异系数1.8%，检出限0.004μg/L。     

铁磁性氧化镁生物炭对玉米加工废水中氮磷的回收效果

试验制备了林木废弃物铁磁性氧化镁生物炭（铁镁炭）,并探索其对玉米加工废水中氮、磷的同步去除性能。铁镁炭去除氮、磷反应在120 h内可达到平衡;氮、磷的最大理论吸附量分别为50.4,338.9 mg/g。生物炭表征结果表明:在铁镁炭表面生成了镁氧化物及铁氧化物,氨氮回收主要是化学吸附作用,而磷回收则决定于化学吸附与化学沉淀的共同作用。富集氮磷后的铁镁炭可作为氮磷缓释肥加以利用,且不存在显著的铁释放。     

城市污水污泥微波热水解特性研究

在80～170 ℃进行1～30 min的城市污水污泥微波热水解,微波频率2 450 MHz,最大输出功率1 kW,考察挥发性悬浮固体(VSS)和悬浮固体(SS)溶解率,污泥上清液COD和TOC浓度、污泥粒径、形态变化和碳氢氮含量等污泥热水解特征,分析污泥离心脱水性能的改善和减量化效果.结果表明,微波加热使污泥有机物水解反应快速发生,水解过程受温度影响显著.热水解5 min时,150℃和170℃的VSS溶解率为15.8%和29.4%;10 min时COD溶解率达到19.07%和25.75%,COD和TOC浓度在170℃分别为9 860.0 mg/L和2 949.70 mg/L.超过5～10 min,VSS和COD水解率增加缓慢.通过扫描电镜(SEM)观察到污泥热水解后菌体细胞破裂.与碳和氢相比,污泥中氮的水解率更高,170℃微波热水解5 min氮的水解率达到67%.150℃和170℃热水解10 min离心脱水污泥含水率降低到73.1%和65.5%,脱水性能改善,相应减量化率为33.9%和51.7%.     

镧改性膨润土对磷吸附特性、机理与影响因素

文章研究了镧改性膨润土(锁磷剂,Phoslock~?)对水溶液中磷的吸附特征,通过动力学和热力学方程对吸附过程进行了拟合,用X射线衍射分析和磷分级方法考察了吸附后磷形态变化,并探索了粒径和pH对吸附特征的影响。结果表明:锁磷剂对磷的吸附过程可用伪二级动力学和Langmuir方程很好地拟合,理论饱和吸附量为12.02 mg/g。吸附的磷主要以稳定的HCl-P形态存在,占总可提取形态的97.80%～99.01%,且不易释放。吸附后无晶体生成,矿物成分与膨润土相似,主要为蒙脱石和石英。粒径可影响吸附速率,但对吸附容量影响较小。pH为2.96～11.03时,吸附量为7.63～11.45 mg/g,低pH促进磷的吸附;pH为2.81～11.09时,解吸率≤11.34%,解吸量随pH的升高而升高。该研究为锁磷剂在湖泊内源磷治理中的应用提供了理论依据。     

HLB-MR反应器直接处理城市污水及回收有机物

采用中空纤维超滤膜组件构建了高负荷生物絮凝-膜反应器（HLB-MR）,对其直接处理城市污水及回收有机物进行了研究.结果表明：当水力停留时间（HRT）为1.0h,固体停留时间（SRT）为0.2d时,该工艺可回收进水总COD的60.8%,据估算约有39%的进水总COD可通过中温厌氧消化转化为甲烷能源回收,有机物的甲烷转化率为活性污泥法剩余污泥的2倍以上,能实现污水中有机物的高效回收和利用;经过有机物回收后膜出水的COD能稳定保持在30mg/L左右,且出水中氮、磷营养物保有值均较高又不含固体杂质和病原体,可将其用作灌溉用水,实现水资源回用;SRT分别为0.2,0.6,1.0d时,反应器对胶体COD絮凝效率分别为81.9%、95.1%、96.8%,絮凝效率越高,膜污染越轻,良好的生物絮凝效果可有效减轻膜污染,保证工艺的稳定运行.     

活性污泥利用混合碳源合成PHAs的工艺条件优化

利用SBR反应器驯化具合成聚羟基烷酸酯(PHAs)能力的活性污泥,以乙酸∶丙酸=1∶2为混合碳源,通过调控pH、COD浓度、改变碳源投加方式,对活性污泥合成PHA的工艺参数进行优化。实验结果表明:pH控制为5、7、9时,pH=7的中性环境更有利于剩余污泥贮存PHAs,贮存量可达51.9 mg/g;COD浓度为200、400、600 mg/L条件下,COD=400 mg/L时剩余污泥贮存PHAs的能力较强,最高产率约为60.27 mg/g;采用3次投加碳源的方式使PHAs的产率提高到初始量的3.7倍以上,高于一次性投加碳源方式。     

强化内源反硝化脱氮及污泥减量化研究

为提高传统污水处理工艺内源反硝化脱氮效率,在系统内部实现污泥减量,设计了水解酸化/缺氧/好氧(H/A/O)生物脱氮及污泥减量化工艺.试验采用连续流处理装置,以实际生活污水为研究对象.结果表明,在进水COD(220～410 mg/L)、NH4 -N(36～58 mg/L)、总水力停留时间为11h、硝化液回流比为300%、无外加碳源和碱度条件下,COD、NH4 -N和TN的平均去除率分别超过90%、95%和75%.在缺氧段碳源充足的条件下,随着硝化液回流比的增加,系统TN平均去除率升高;当碳源不足时,随着硝化液回流比的增加,系统TN平均去除率降低.污水经水解酸化预处理后,反硝化速率大大升高.水解酸化段利用水解酸化作用对回流剩余污泥的减量达到56.2%,污水、污泥经过水解酸化处理,大大提高了系统脱氮效率.以水解酸化作为传统的城市污水及污泥处理工艺,既可有效地改善污水的可生化性,提高系统污染物平均去除率,增强污水处理系统运行的稳定性,又可实现污水、污泥一体化处理.     

利用活性污泥快速富集污水碳源的试验研究

通过小试研究了活性污泥对城市污水中有机物的吸附特征,分析了富碳污泥在静置沉降过程中对有机物的释放过程.结果表明,活性污泥能够快速吸附污水中的碳源,约10 min左右即可完成对不溶性有机物的吸附,对溶解性有机物的吸附过程较慢（约30 min）.富碳污泥在进行静置泥水分离过程中,存在有机物释放过程,在30～100 min的...     

生物流化床法处理污泥回流液的影响因素研究

将生物流化床工艺与活性污泥工艺相结合,以市政污水处理厂污泥回流液为研究对像。以0.3～0.45mm活性炭颗粒为载体对生物流化床中微生物进行培养、驯化,挂膜成功后,分别对生物流化床厌氧段和好氧段进行了单因素试验,得出进水的最佳pH值介于7.0～7.5,生物流化床厌氧段的最佳水力停留时间4.4h、最佳碳源为蔗糖,;缺氧段及好氧段的最佳水力停留时间2.69h、8.06h,曝气量0.5mL/min。在最佳工艺参数条件下进行污泥回流液脱氮除磷试验得出,此工艺可使总氮浓度为150.0mg/L,总磷浓度为59.0mg/L的污泥回流液的总氮浓度降低至65.19mg/L,此时的总氮去除率为56.54%;总磷的去除率较低。试验结果表明,该工艺对处理污泥回流液中氮磷具有一定的效果。     

pH值调控柠檬酸污泥厌氧发酵产酸及碳源潜力研究

以柠檬酸废水厌氧颗粒污泥为接种物,在不同pH值调控条件下开展柠檬酸生产废水剩余活性污泥厌氧发酵产酸研究。通过对发酵液挥发性脂肪酸(VFAs)、有机质、氮磷和污泥脱水性能的分析,探讨了柠檬酸污泥厌氧产酸机制。结果表明,pH³10的碱性条件更有利于有机质的溶出从而促进VFAs的产生。三维荧光光谱分析发现在恒定pH值下腐殖酸(HA)和富里酸(FA)会大量溶出降低VFAs的产量。初始pH=10是柠檬酸污泥厌氧产酸的最佳pH值,发酵4d的VFAs浓度最高达(6681.47±126.82)mg COD/L,是文献报道中市政污泥产酸量的近2倍,其中乙酸占比49.8%,发酵后产酸功能菌Chloroflexi、Bacteroidota的相对丰度分别由初始的9.52%、10.87%增至16.84%、14.39%,污泥归一化毛细吸水时间(n_CST)为(11.34±0.27)s×L/g,脱水性能良好,发酵液TP浓度为(20.45±0.33)mg/L。研究表明,利用柠檬酸剩余活性污泥碱性厌氧发酵产酸作为污水处理过程中的外加碳源具有较大潜力。     

Effects of phosphorus and nitrogen limitation on PHA production in activated sludge

The e ects of phosphorus and nitrogen limitation on polyhydroxyalkanoate (PHA) production and accumulation by activated sludge biomass with acetate as a carbon source were investigated. Pre-selected influent carbon-phosphorus (C:P, W/W) of 100, 160, 250, 500 and 750, and carbon-nitrogen (C:N, W/W) of 20, 60, 100, 125 and 180 were applied in the phosphorus limitation experiments and the nitrogen limitation experiments, respectively. The maximum PHA accumulation up to 59% of the cell dry weight with a PHA productivity of 1.61 mg PHA/mg COD consumed was observed at the C:N 125 in the nitrogen limitation experiment. This value was much higher than that obtained in previous studies with a normal substrate feeding. The study showed that activated sludge biomass would produce more polyhydroxybutyrate than polyhydroxyvalerate under the stress of nutrient limitation, especially under phosphorus limitation conditions. The experimental result also indicated that both phosphorus and nitrogen limitation may cause sludge bulking.     

污泥活性炭处理染料废水的研究

采用污泥活性炭处理酸性品红模拟染料废水,研究了pH值、污泥活性炭投加量、温度、吸附时间等因素对染料废水的脱色率和COD去除率的影响。探讨了污泥活性炭处理染料废水的机理。实验结果表明:污泥活性炭表现出良好的吸附性能,随着酸性品红染料废水浓度的增加,脱色率先增大后减小,COD去除率的变化曲线与脱色率的曲线呈现相似的走势,但在脱色过程中,只有部分染料分子被吸附到污泥活性炭的结构中,另一部分脱色应归因于水溶液中的氢离子吸引染料分子中的碱性助色基团;随着污泥活性炭投加量的增加,脱色率逐渐增大,COD去除率一直减小;由于染料分子中的显色基团和助色基团与废水溶液中氢离子和氢氧根离子之间的相互作用,导致pH对处理效果的影响比较明显,脱色率和COD去除率均在pH为弱酸性范围内效果比较好;随水浴时间的增加,脱色率逐渐增加,COD去除率很低并一直减小;温度的升高使脱色率先增大后减小,COD去除率整体逐渐减小。通过正交试验得到最佳工艺参数为:pH值取5,水浴时间取6.5 h,水浴温度取20℃,染料废水浓度取2.5 mg/L,活性炭投加量取2.5 g,其脱色率为47.73%,COD去除率为62.62%。     

HITNP同步除磷脱氮新工艺

HITNP同步除磷脱氮新工艺采用复合式活性污泥生物膜系统,避免了硝化菌和聚磷菌的污泥龄矛盾.利用反硝化除磷的“一碳两用”缓解原水碳源不足的矛盾.通过独特的硝化液回流方式,使全部污泥经历了释磷和聚磷循环,厌氧池污泥浓度是缺氧池污泥浓度的1.5～2倍,对进水中的大分子有机物降解效果好,厌氧池COD的去除率高,强化系统的除磷能力.以低碳氮比的生活污水为处理对象,长期的运行结果表明,该工艺出水中的总磷、氨氮、总氮和COD的去除率分别为91.1% 、88.7%、58.1%和88.6%.出水水质平均值为磷0.27 　mg/L,氨氮1.74 　mg/L,总氮17.30 　mg/L和COD 24.38 　mg/L.HITNP同步除磷脱氮新工艺具有稳定的同步除磷脱氮效果,出水达到国家城市污水厂污染物排放标准GB18918-2002一级B标准要求.     

70℃高温水解/厌氧/好氧/BAC工艺处理高浓度有机废水

采用70℃高温水解酸化、高温厌氧、高温好氧、高温生物活性碳(BAC)组合工艺,对玉米深加工行业的高温工艺废水进行分相与分段处理研究,分别对COD、VFA、氨基酸等的去除处理效果进行研究和评价,在高温条件下完成高温高浓度有机废水的处理并达到回用热水、节能目的.结果表明:组合工艺系统对高浓度有机废水COD总去除率达到99.62%,VFA和氨基酸均为100%,出水COD<50mg/L,达到中水回用COD标准值,其中水解酸化相COD去除率占总去除率的49.7%,产甲烷相占33.7%,好氧段占14.5%,BAC段占1.1%;厌氧段占VFA总去除的56%,好氧段为21.2%,BAC段为21.8%;厌氧段占氨基酸总去除的34.8%,好氧段占62%,BAC段占3%.其中水解酸化有机负荷达到36.2kg/(m³·d).高温好氧和BAC组合工艺进水COD 3 500mg/L条件下,COD去除率仍能达到95.8%.整个系统运行平稳,抗冲负荷强,各段出水pH均在6.6～7.5之间波动.     

生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化组合工艺运行特性及蛋白质源污泥增量研究

为实现污水处理的深度脱氮除磷及蛋白质源污泥增量,进行了生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化组合工艺处理城镇污水的试验研究.结果表明,生物吸附池可以快速富集进水中的大部分有机物,COD平均去除率为55.1%,剩余污泥采用厌氧发酵方式处理,用于生产优质碳源.通过组合工艺系统中的硝化、硫自养反硝化及铁屑除磷作用,出水氨氮、总氮和总磷分别达到1、5和0.4 mg·L~(-1)以下.优质碳源投加到MBR工艺段,碳源环境的改善使得污泥增长率从0.17 g VSS/g COD提高至0.49 g VSS/g COD,进水中总氮的同化比例从40%提高至59%.此外,污泥中蛋白质及氨基酸含量也显著增长,增长率分别为18.3%和19.7%.组合工艺在获得高排放标准水质的同时,实现了高蛋白质源污泥的增量,可为污泥资源化利用提供优质原料.